提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效性

鹿建桂

摘要：科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重要組成部分。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、自制實(shí)驗(yàn)器材、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程、適時(shí)引入其他學(xué)科知識(shí)四個(gè)方面闡述，提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效性的具體舉措。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);自制器材;實(shí)驗(yàn)過(guò)程;學(xué)科融合

2017年版的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：“小學(xué)科學(xué)課程實(shí)施的主要形式是探究活動(dòng)。”實(shí)驗(yàn)是探究活動(dòng)最常見(jiàn)的一種形式，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面有著重要的作用。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、自制實(shí)驗(yàn)器材、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程、適時(shí)引入其他學(xué)科知識(shí)四個(gè)方面，闡述筆者關(guān)于提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效性的思考。

一、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)科學(xué)觀察?？茖W(xué)觀察是人們有目的、有計(jì)劃、有步驟地通過(guò)自己的感官去反映自然界各種事物、現(xiàn)象的活動(dòng)。觀察并非隨意性的，一般需要憑借感官或科學(xué)儀器完成感性認(rèn)知活動(dòng)。因此，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、直觀、易于觀察，對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)很重要，否則無(wú)法激起他們的觀察欲望和學(xué)習(xí)興趣。教師在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要多注意學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況的反饋，多思多想，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教材安排的實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)第三單元第五節(jié)《擺》中的“探究擺的快慢影響因素”實(shí)驗(yàn)，按照教材安排，學(xué)生分別要做改變擺錘輕重、擺角大小、擺線長(zhǎng)短三次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較在規(guī)定時(shí)間里的擺動(dòng)次數(shù)來(lái)確定影響擺動(dòng)快慢（周期）的因素是擺線的長(zhǎng)短，與擺錘輕重、擺角大小無(wú)關(guān)。學(xué)生要做多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)取平均值以減小誤差，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng);雖是定量觀察，但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，一些數(shù)據(jù)難以重復(fù)。

對(duì)此，我們可以制作兩個(gè)相同的擺，前后放置，同時(shí)擺動(dòng)，每次改變其中一個(gè)因素，直接觀察擺動(dòng)的快慢情況。圖1—圖3分別為改變擺角、擺錘輕重、擺線長(zhǎng)短的實(shí)驗(yàn)瞬間。

這樣的改進(jìn)，不但節(jié)約了大量時(shí)間，解決了由于課堂時(shí)間限制，有的學(xué)生無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，而且使實(shí)驗(yàn)易于操作且現(xiàn)象非常直觀、明顯，大大提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性。

二、自制實(shí)驗(yàn)器材

科學(xué)實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)器材。雖然很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)室配備了相應(yīng)的器材，但實(shí)際使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，有的器材只是讓學(xué)生簡(jiǎn)單動(dòng)了手，沒(méi)有動(dòng)腦。對(duì)此，教師可充分利用已有的材料自制實(shí)驗(yàn)器材，在提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效性的同時(shí)，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新的眼光和思維。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第一單元第四節(jié)《看月亮》中的“觀察月相”實(shí)驗(yàn)，教材選用的實(shí)驗(yàn)器材是月相盒。由此，學(xué)生雖然可以看到月相的周期性變化，但觀察的只是簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)動(dòng)月相盒出現(xiàn)的現(xiàn)象，觀察流于形式、不夠深入，不能和實(shí)際觀察月亮看到的月相緊密聯(lián)系起來(lái)。而課外實(shí)際觀察，要耗時(shí)一個(gè)月，多數(shù)學(xué)生不能堅(jiān)持這么長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)觀察。

對(duì)此，筆者組織學(xué)生用乒乓球和呼啦圈自制實(shí)驗(yàn)器材（如圖4所示）：將8個(gè)白色乒乓球半面涂黑;將1個(gè)呼啦圈八等分，在分點(diǎn)處粘上雙面膠，把乒乓球粘在呼啦圈上，讓亮面對(duì)準(zhǔn)同一方向。課上，讓學(xué)生利用自制的“月相圈”觀察月相：把呼啦圈套在頭上，從全黑的乒乓球開(kāi)始觀察，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)身體，旋轉(zhuǎn)一周，觀察乒乓球的變化。

自制的“月相圈”更具模擬效果，有效提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性。更重要的是，在制作、觀察過(guò)程中，學(xué)生還鍛煉了動(dòng)手操作能力，發(fā)展了科學(xué)創(chuàng)新精神。

三、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是為了解決科學(xué)問(wèn)題，科學(xué)問(wèn)題的解決要以事實(shí)基礎(chǔ)為證據(jù)，運(yùn)用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論。因此，實(shí)驗(yàn)過(guò)程一定要明確，證據(jù)要充分，否則可能會(huì)得出錯(cuò)誤結(jié)論。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)第四單元第四節(jié)《電路暗箱》中的“檢測(cè)電路暗箱”實(shí)驗(yàn)，教材列出了所有連接方法：4個(gè)觸點(diǎn)的暗箱，共檢測(cè)12次，判斷出暗箱中電路的連接情況。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決的問(wèn)題是畫出暗箱中的電路圖。暗箱中連接了哪些電路元件，要基于觀察到的檢測(cè)器中小燈泡亮、滅和亮度變化的事實(shí)，通過(guò)分析推理得到。

亮與不滅（不亮）容易觀察判斷，但“更亮”“更暗”的亮度變化，如果沒(méi)有比較，是不能一次性判斷出來(lái)的。因此，在把檢測(cè)器接入暗箱前，可以讓學(xué)生先將檢測(cè)器的兩端連接，觀察小燈泡的亮度，以此作為參照，判斷接入暗箱時(shí)小燈泡的亮度變化。另外，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考、分析：每?jī)蓚€(gè)插孔正反測(cè)兩次，是為了區(qū)分電池接反和電路斷開(kāi)，因?yàn)檫@兩種情況的現(xiàn)象相同——小燈泡不亮;而對(duì)于小燈泡亮和“更暗”，正反測(cè)具有相同現(xiàn)象，不需要測(cè)兩次;出現(xiàn)小燈泡“更亮”這種現(xiàn)象，只有電池串聯(lián)正向接入一種情況，也無(wú)須測(cè)兩次。如此，檢測(cè)的次數(shù)大大減少。實(shí)驗(yàn)過(guò)程的優(yōu)化，不僅節(jié)約了實(shí)際操作時(shí)間，更發(fā)展了學(xué)生邏輯推理的嚴(yán)密性。

四、適時(shí)引入其他學(xué)科知識(shí)

2017年版的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在說(shuō)明小學(xué)科學(xué)課程綜合性課程性質(zhì)時(shí)，強(qiáng)調(diào)了“科學(xué)課程與并行開(kāi)設(shè)的語(yǔ)文、數(shù)學(xué)等課程相互滲透”。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，適時(shí)引入其他學(xué)科知識(shí)（技能），可以有效提升教學(xué)的實(shí)效性。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)第一單元第二節(jié)《做酸奶》中的“體驗(yàn)細(xì)菌繁殖的速度”實(shí)驗(yàn)，教材安排的是用豆子模仿細(xì)菌，準(zhǔn)備8個(gè)紙杯并編號(hào)，在1號(hào)杯中放一粒豆子，代表第一代細(xì)菌，在2號(hào)杯中放兩粒豆子，代表第二代細(xì)菌，表示一個(gè)細(xì)菌分裂成了兩個(gè)……實(shí)際教學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)多的學(xué)生受動(dòng)植物繁殖方式的影響，計(jì)算第幾代細(xì)菌數(shù)目時(shí)，誤以為是所有杯子中豆子的總數(shù);另外，隨著分裂次數(shù)的增加，細(xì)菌數(shù)目指數(shù)式增長(zhǎng)，變得巨大，單純數(shù)數(shù)，非常耗時(shí)，而受所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)限制，學(xué)生也不會(huì)通過(guò)數(shù)學(xué)公式計(jì)算。

如何解決這兩個(gè)問(wèn)題呢？考慮到小學(xué)生很喜歡美術(shù)手工制作，實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以指導(dǎo)學(xué)生分組合作，用橡皮泥進(jìn)行模擬：先用橡皮泥搓成一個(gè)球狀、桿狀或螺旋狀的“細(xì)菌”，把這個(gè)“細(xì)菌”掰成兩半，表示第一次分裂;然后各自加入橡皮泥，搓成和分裂前一樣的大小和形態(tài)，表示“細(xì)菌”長(zhǎng)大;再把兩個(gè)“細(xì)菌”分別一分為二，表示第二次分裂……如此反復(fù)，學(xué)生在有趣的手工制作中，觀察到了形象直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有效地避免了錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

接著，課件展示“棋盤上的麥?！钡墓适拢?/p>

傳說(shuō)，古代印度有個(gè)喜歡下棋的國(guó)王叫舍罕，而宰相達(dá)依爾是個(gè)聰明的大臣，發(fā)明了國(guó)際象棋。國(guó)王玩得愛(ài)不釋手，決定獎(jiǎng)賞達(dá)依爾。達(dá)依爾說(shuō)：“陛下，我別無(wú)他求，請(qǐng)你在這張棋盤的第1個(gè)格子里賞我1顆麥粒;在第2個(gè)格子里賞我2顆麥粒;在第3個(gè)格子里賞我4顆麥粒;在第4個(gè)格子里賞我8顆麥?！来祟愅浦钡降?4個(gè)格子，將這張棋盤上各格應(yīng)賞的麥粒全賞給我吧。”國(guó)王聽(tīng)了，覺(jué)得達(dá)依爾的要求并不高，說(shuō)道：“你能如愿以償?shù)??！比欢瑖?guó)王卻不知道這個(gè)數(shù)字是多么巨大。按照達(dá)依爾的要求，64個(gè)格子總共要放n=1+2+22+23+24+…+263顆麥粒。這個(gè)數(shù)到底有多大呢？通過(guò)計(jì)算，n=18446744073709551615顆。如果按150000顆麥粒大約為1升的話，那么賞給達(dá)依爾的麥粒要達(dá)到140億升，相當(dāng)于當(dāng)時(shí)全世界麥子年產(chǎn)量的兩千倍。國(guó)王一聽(tīng)傻了眼，才明白上了聰明的達(dá)依爾的當(dāng)。

引導(dǎo)學(xué)生閱讀材料，比較往棋盤格子里放麥粒和細(xì)菌分裂的相同和不同之處，從而深入了解細(xì)菌繁殖速度非常快，分裂次數(shù)多時(shí)后代數(shù)目巨大這一重要特點(diǎn)。

通過(guò)不同學(xué)科（美術(shù)和數(shù)學(xué)）知識(shí)（技能）的滲透，很好地解決了兩個(gè)問(wèn)題，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性。

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